珠三角城際鐵路敷設方式研究

蔡俊華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢 430063)

1 不同敷設方式的工程造價指標分析

采用不同的線路敷設方式，工程投資差別很大，一般以地下線最高，高架線其次，地面線最低。通過對穗莞深城際、佛肇城際項目資料統計分析，高架線、地下線的工程造價指標如表1所示。

表1 珠三角城際不同敷設方式指標

由表1可以看出，地下線的造價指標大大高于高架線，折合成雙線公里，地下線每公里造價約為高架線的1.5～2.4倍；地下車站造價約為高架車站的1.7～3.0倍。

根據上述不同線路敷設方式造價指標分析，一般以地下線最大，高架線其次，地面線最小。因此從節約工程投資考慮，應優先采用地面敷設，其次采用高架敷設，慎用少用地下敷設。不同的敷設方式適用條件如下。

(1)高架線

在平原良田地區、城市郊區建筑物稀少地段、中心城區有合適的城市道路具有高架條件時，應優先采用高架線的敷設方式；當城市道路不具備高架條件時，如果道路兩側(或一側)沒有高層和重點建筑，可考慮拆遷道路一側建筑、加寬道路，采用道路中間或一側高架方式通過；當局部地段不具備高架條件時，也可考慮采用繞行高架通過方式，以避免采用地下敷設方式而增加工程投資。

(2)地面線

當城際線路遠離城市，位于山嶺、丘陵地區，且地形、地質條件許可時，可采用地面線的線路敷設方式。

(3)地下線

只有當線路位于大城市的中心城區，建筑物密集，城市道路不具備高架條件，也沒有加寬道路可能和繞行條件時，才采用地下線的敷設方式；當線路穿越城市附近的江河湖泊，受通航、港口、碼頭及城市建筑控制時，也可采用地下敷設方式。

2 沿城市道路布設對不同敷設方式的工程技術要求

2.1 高架敷設

(1)城際鐵路墩臺寬度統計和分析

對在建或建成的城際鐵路橋梁進行統計分析，不同高度的橋梁在承臺處的墩臺橫向寬度。

(2)滿足高架布線的條件和要求

①城市道路線型順直，道路走向與城際鐵路相同，是城際鐵路沿城市道路高架布線的首要條件。

②當沿城市道路的一側布線時，該側臨近道路旁無密集的建筑物，無環境敏感單位。

③沿綠化帶高架布線時，綠化帶要有足夠的寬度。

④當城際鐵路高架橋墩占用部分路幅寬度需還建時，應有拓寬路幅的用地。

⑤沿城市道路無既有地鐵或規劃地鐵。

(3)既有城市道路不滿足高架條件時的解決辦法和措施

①既有道路平面標準較低

城際鐵路設計行車速度為200 km/h及以上，最小平面曲線半徑較大，對線型要求較高。當城市道路標準較低時，若城際鐵路沿城市道路布線，可能會以小夾角反復跨越城市道路，影響城市道路行車視距；城際鐵路會增加大量的特殊結構跨越城市道路，同時增加了施工對城市道路的干擾。根據實際情況，可采取以下措施。

②城市道路沒有中間綠化帶或中間綠化帶寬度不足

城市道路斷面如有足夠的寬度，道路兩側建筑物之間的距離達到50 m以上，道路順直，曲線半徑較大，即使道路沒有中間綠化帶，也可以采取措施滿足城際鐵路高架條件。

③城市道路寬度不足

當城市道路寬度不足，道路兩側建筑物之間的距離小于50 m時，沿現狀道路高架一般難以滿足環保對噪聲、振動等方面的要求，這時必須對道路進行拓寬，重新調整道路斷面，增設中央綠化帶，城際鐵路沿中央綠化帶高架。為減少拆遷工程，道路拓寬可選擇建筑物較少、沒有高層和重點建筑的一側拓寬，另一側不動。

2.2 地下敷設

(1)盾構法施工的布線條件和要求

城際鐵路沿城市道路地下敷設，當采用盾構法施工時，一般按兩條單線隧道布置。時速200 km的城際鐵路，采用盾構法施工的盾構機外徑為9.5 m左右，兩隧道之間一般須留有1倍外徑的安全距離，所以兩條單線隧道的線間距需19 m；再考慮隧道外側距城市建筑物的距離2～3 m，因此當城市道路兩側建筑物的距離達到34.5 m時，即可滿足盾構法施工的布線條件，個別困難地段可適當減小。

(2)明挖法施工的布線條件和要求

城際鐵路沿城市道路地下布設，當采用明挖法施工時，一般采用雙線一次開挖，兩隧道中間加隔墻的隧道結構型式。根據建筑限界計算，兩線線間距需達到7.6 m，再考慮隧道外側距城市建筑物的2～3 m的圍護結構和安全距離，因此城市道路兩側建筑物之間的距離達到21 m時即可滿足明挖法施工的布設條件

(3)礦山法施工的布線條件和要求

在城市建成區，受道路兩側建筑物的控制，一般不采用礦山法施工。只有當城市道路兩側建筑物尚未建成，或只有少量建筑物(可以拆遷)，且隧道埋深較深、地質條件較好時，才考慮采用礦山法施工。

礦山法施工，若按雙線隧道布置，隧道橫向的結構寬度約為13.5 m，隧道兩側考慮距規劃的建筑物的安全距離各3 m。所以，當城市道路紅線寬度達到20 m時，即可滿足雙線隧道礦山法施工的布線條件。

礦山法施工，若按兩座單線隧道布置，單線隧道橫向的結構寬度約為8.6 m，兩隧道之間一般考慮2倍洞徑的安全凈距，局部困難地段可按1.5倍洞徑控制，隧道兩側考慮距規劃的建筑物安全距離各3 m。所以，當城市道路紅線寬度達到40 m左右時，才能滿足兩座單線隧道礦山法施工的布線條件；局部困難地段可縮小到34 m左右。

3 影響線路敷設方式的控制因素

3.1 工程地質及水文地質

目前，國內城際鐵路穿越巖溶地區一般采用高架敷設，而地下區間的施工工法一般分為明挖法、盾構法、暗挖法，應結合不同的工法穿越巖溶地區的風險及對策作分析。

(1)明挖隧道

對于地面場地條件開闊，交通流量較小時，可采用明挖法施工。對于明挖圍護結構以及結構底板下，應加密鉆孔，以摸清溶土洞的分布情況，再選擇合適的方法進行處理。

一般在巖溶地區施工明挖隧道，在溶洞處理完好，避免發生大量突水現象的前提下，不會對周邊建構筑物造成較大影響。但國內在巖溶地區施工明挖地下結構時，也發生由于溶洞調查不明，突發基底涌水的事故先例。

(2)盾構隧道

對于可能存在的巖溶對盾構隧道的危害主要表現在：

①大的巖溶危害盾構的掘進，可能造成盾構機的卡位、栽頭等，影響盾構機的正常掘進及其姿態控制。

②盾構在高強度的基巖中掘進時需要開倉換刀，垂直發育的巖溶可能與地下水貫通，對盾構換刀的安全性存在影響。如果在陸地上換刀，也可能因為地下水的流失引起地面塌陷。

③溶巖裂隙的貫通，可能造成盾構機掘進時漏漿、跑漿，進而引起地面塌陷。

④溶洞的軟弱填充物可能引起開挖面坍塌和造成管片受力不均、偏壓等情況，影響施工安全及結構安全。

由上可見，對盾構隧道而言，穿越巖溶地層蘊藏著較大施工風險，但在不得已須以盾構穿越巖溶地區時，通過詳細勘探及超前地質預報明確巖溶地區的范圍，經過工程處理后，一般也可滿足盾構施工安全要求。此外，對于沿線基礎較差的建筑物，還需要采取適當的保護和加固措施，目前國內外已有成功穿越巖溶地層的盾構隧道工程實例。

(3)暗挖隧道

暗挖隧道穿越巖溶地區時，主要風險在于：洞內突水風險、地下水大量流失引起周邊建筑物沉降等。

暗挖隧道穿越巖溶地區時，應加密地質鉆孔探明溶土洞的分布情況，并予以相應處理。對于鉆孔未揭示的溶土洞，由于可能其中富含大量的巖溶水，從而出現較大的噴涌，危及隧道施工人員及整個隧道的安全，故應特別加強暗挖隧道施工過程中的超前地質預報工作。此外應切實做好施工過程中的止水措施，減少地下水流失。國內也有部分隧道在穿越巖溶地區的施工過程中出現較大問題，如武廣客專金沙洲隧道，在巖溶地層中采用暗挖法施工，引起周邊約1 000 m范圍內的房屋大面積沉陷和地面塌陷，主要原因在于施工止水措施未實施、表層地層松軟和巖溶本身存在較大的探測難度。

綜合來說，巖溶地區隧道采用暗挖法施工是風險最高的。

因此，由于隧道在穿越巖溶地層時，存在突水、噴涌、沉降等風險，對周邊建構筑物會造成極大安全隱患，甚至影響人身安全，因此在選擇敷設方式時，應盡量避免以地下敷設方式穿越巖溶地區。在受地方規劃、環境保護等因素不得已須以隧道方式穿越的情況下，必須做好勘探加密工作，針對揭示的溶洞分布情況、形態大小、隧道工法等因素，做好巖溶處理工作，同時對周邊建筑物根據其本身結構和基礎形式以及與隧道的相對關系，采取適當的加固和保護措施，此外，在施工中還須做好應急預案，備足搶險物質，以降低隧道施工風險。

3.2 環境保護要求

(1)聲環境

高架區段噪聲源主要為列車運行產生的輪軌噪聲、橋梁結構噪聲、制動噪聲和車輛設備噪聲；其跟車流量、速度目標值、車輛選型以及車輛編組等因素密切相關，車流量越大、速度目標值越高、車輛編組越多，噪聲影響范圍越大。

風亭風機是地下線路最為突出的噪聲源，在采取加強消聲設計和采用低噪聲風機后，影響范圍大幅減少。

高架線路的噪聲呈線源特征，影響范圍和程度均較大，對城際鐵路附近的第一排噪聲敏感建筑如不采取聲屏障措施，夜間將不滿足功能區標準要求。在采取設置直立式聲屏障后，噪聲的影響范圍大為減小，但仍會對聲環境質量要求較高的功能區產生影響，需將加高聲屏障或者將直立式改為封閉式以增強隔聲效果，但線路兩側若是高樓層住宅，直立式聲屏障隔聲效果將隨著樓層增高而減弱，需將聲屏障改為封閉式。由于珠三角區域屬于臺風區域，直立式聲屏障高度不宜過高，而封閉式聲屏障設置的投資較大，大規模采用對工程造價影響大。從規劃控制而言，珠三角區域土地資源寶貴，而高架線路沿線地塊在噪聲達標防護距離內不宜建設居民住宅、學校、醫院等噪聲敏感建筑，因此高架敷設方式對沿線土地利用也有較大影響。

(2)振動環境影響分析

列車運行時，由于車輪與鋼軌之間產生撞擊振動，經軌枕、道床傳遞至橋梁或隧道襯砌及其基礎，再由基礎傳遞給地面，從而引起附近地面建筑物振動，對周圍環境產生影響，它與線路條件、列車運行速度、列車類型、列車軸重、地質條件等因素直接相關。

采用高架敷設方式時，由于線路兩側會有一定的用地范圍，且沿線建筑會較紅線有一定的退讓，故高架段振動基本能夠滿足各功能區標準要求。

對于地下段，城際軌道交通的振動源強較高架段大，振動影響范圍較大。地下段列車運行速度越高、埋深越淺，城際軌道交通振動影響范圍越大，需要對軌道采取減振措施以減小對環境的影響。

但目前城際軌道交通振動影響有較成熟的治理措施，在規劃實施中主要根據影響程度采取減振措施或加大埋深，以及對待開發區域進行空間用地控制，振動影響是可控的，一般不會成為確定線路敷設方式的控制因素。

(3)水環境影響分析

珠三角區域內河網密集、水系發達，且區域內居民主要以地表水體作為飲用水源，區域水源保護區分布較多。根據《中華人民共和國水污染防治法》中第五十八的規定“禁止在飲用水水源一級保護區內新建、改建、擴建與供水設施保護水源無關的建設項目”。

對于可能涉及水源保護區的規劃線路，在選線中應盡量繞避一級水源保護區；對于線路無法避讓的二級水源保護區及準水源保護區的路段，可采用地下敷設方式下穿以減少對水源保護區的不良影響。

(4)電磁環境影響分析

城際鐵路均采用動車組、電力牽引，由于電力機車運行時因受電弓和接觸網滑動接觸會產生脈沖型電磁污染，地下敷設由于受到隧道遮蔽不會對外環境產生電磁污染，而高架線將產生脈沖型電磁污染，但由于沿線經濟條件好，居民絕大多數采用閉路電視，其電視收看效果不會受到列車電磁影響。

(5)景觀影響分析

從景觀效果來看，地下線對景觀影響主要表現在地下車站的出入口和風亭，由于占地小，對景觀環境很小，通過景觀設計，車站的附屬結構也可以成為亮麗的城市風景。

4 結 論

綜上所述，從工程造價指標分析，一般以地下線最大，高架線其次，地面線最小，同時地下工程施工風險極大，社會穩定風險難以控制。建議城際軌道交通原則上采用地面或高架敷設方式；當線路穿越江河湖泊，受通航、港口及城市重要建筑控制，不具備高架條件，且不具備繞行條件時，經論證后，可采用地下線的敷設方式；若地方政府提出由地面(或高架)調整為地下敷設方式并愿意承擔出資時，可以調整為地下敷設。